基于光波导的HUD显示系统的图像调正方法及HUD显示装置与流程

本发明涉及光学显示，特别涉及一种基于光波导的hud显示系统的图像调正方法及hud显示装置。

背景技术：

1、hud显示装置被广泛应用于汽车领域，hud显示装置一般嵌入安装在车辆的中控台内部，其可将显示内容投射于驾驶员前方的挡风玻璃上，以辅助驾驶员驾驶。

2、为方便驾驶员观看，hud显示装置一般位于汽车中控台上靠近驾驶员一侧，传统的hud显示装置的内部通常包括图像生成单元和多个曲面反射镜，如现有申请号为202111539799.8的中国专利文件中示出的hud光路系统包括图像生成单元，以及构成透反射光路的一级反射镜和二级反射镜等光学成像元件，其光路通过图像生成单元、一级反射镜和二级反射镜呈一定的空间几何反射至挡风玻璃，再通过挡风玻璃的反射形成可被驾驶员观察的虚像。然而，上述传统的基于曲面反射镜多次反射形成的hud装置存在体积大、图像距离近的缺点。

3、为解决上述缺点，现有技术推出基于光波导的hud显示装置，通过光波导实现图像光的传输和扩展，同时由于光波导的核心层通常为一块厚度几个毫米左右的平板玻璃，可以实现扁平化的hud装置外形，极大缩减了传统的基于曲面反射镜空间光学hud的体积，从而被认为是下一代hud的解决方案。另一方面，由于一般汽车的挡风玻璃为在主表面两个方向上曲率不同的弯曲面，为使经过挡风玻璃反射的图像为正立的图像，需要整个hud装置，或其内部的光学单元以一立体倾斜角度安装，这会造成hud的安装体积或hud装置本身的体积变大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于光波导的hud显示系统的图像调正方法及hud显示装置，旨在以体积最优的方式解决现有hud显示装置在挡风玻璃的弯曲面上投射的显示内容出现倾斜的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供一种基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，应用于hud显示装置，hud显示装置用于将显示内容投射至车辆的挡风玻璃上，所述hud显示装置包括图像生成单元、中继反射镜和光波导；所述图像调正方法，包括：

3、设定所述图像生成单元绕所述光波导主平面的法线的旋转角度；

4、通过所述图像生成单元发射图像光线至所述中继反射镜；

5、设定所述中继反射镜的倾斜装配角度；

6、通过所述中继反射镜将图像光线向上以第一倾斜角射入所述光波导；

7、通过所述光波导将图像光线扩展后向上以第二倾斜角入射到所述挡风玻璃，通过调整所述中继反射镜的装配角度，使图像中心光线经过所述挡风玻璃的反射后位于车辆行驶方向与竖直方向所形成的平面内；

8、通过调整所述图像生成单元绕所述光波导主平面的法线的旋转角度，使得经过所述挡风玻璃反射的图像的上边缘两个角点处于同一水平高度。

9、第二方面，本发明实施例提供一种hud显示装置，用于实现如上所述的基于光波导的hud显示系统的图像调正方法；

10、所述hud显示装置包括装置盒体、图像生成单元、中继反射镜和光波导，所述图像生成单元水平设置于所述装置盒体内部，所述中继反射镜倾斜装配于所述图像生成单元上，所述光波导设置于所述装置盒体顶部；

11、其中，所述图像生成单元水平发射图像光线至所述中继反射镜，所述中继反射镜将图像光线向上以第一倾斜角射入所述光波导，所述光波导将图像光线扩展后向上以第二倾斜角入射到所述挡风玻璃，使图像中心光线经过所述挡风玻璃的反射后位于车辆行驶方向与竖直方向所形成的平面内，且图像的上边缘两个角点处于同一水平高度。

12、本发明实施例公开了一种基于光波导的hud显示系统的图像调正方法及hud显示装置，hud显示装置包括图像生成单元、中继反射镜和光波导；图像调正方法，包括：设定图像生成单元绕光波导主平面的法线的旋转角度及中继反射镜的倾斜装配角度；通过图像生成单元发射图像光线至中继反射镜；通过中继反射镜将图像光线向上以第一倾斜角射入光波导；通过光波导将图像光线扩展后向上以第二倾斜角入射到挡风玻璃。通过调整中继反射镜的装配角度，使图像中心光线经过挡风玻璃反射后形成的图像位于车辆行驶方向与竖直方向所形成的平面内，通过调整图像生成单元绕光波导主平面的法线的旋转角度，使经过挡风玻璃反射后形成的图像上边缘两个角点处于同一水平高度。本发明实施例的方法具有简单可行，还减小了hud显示装置的体积的优点。

技术特征：

1.一种基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，应用于hud显示装置，hud显示装置用于将显示内容投射至车辆的挡风玻璃上，所述hud显示装置包括图像生成单元、中继反射镜和光波导；其特征在于，所述图像调正方法，包括：

2.根据权利要求1所述的基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，其特征在于，所述通过所述光波导将图像光线扩展后向上以第二倾斜角入射到所述挡风玻璃，包括：

3.根据权利要求2所述的基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求2所述的基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，其特征在于，所述通过所述光波导将图像光线以与y1z1轴所在平面的夹角为1.8θ-2.2θ的角度发射至所述第一定点，包括：

5.根据权利要求2所述的基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，其特征在于，所述通过所述光波导将图像光线以与y1z1轴所在平面的夹角为1.8θ-2.2θ的角度发射至所述第一定点，包括：

6.根据权利要求2所述的基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，其特征在于，所述通过所述光波导将图像光线扩展后向上倾斜射入所述挡风玻璃的光线入射角，还包括：

7.一种hud显示装置，用于实现如权利要求1～6任一项所述的基于光波导的hud显示系统的图像调正方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的hud显示装置，其特征在于：所述图像生成单元包括显示器和成像透镜组，所述成像透镜组的光轴平行于所述光波导主平面。

9.根据权利要求8所述的hud显示装置，其特征在于：所述显示器具有二维显示平面，所述二维显示平面的法线平行于所述光波导主平面。

10.根据权利要求8所述的hud显示装置，其特征在于：所述图像生成单元的光轴与x1z1轴所在平面的夹角为18-22°，其中，z1轴为水平面竖直向上的方向，x1轴为分别与z1轴和车辆行驶的前进方向垂直的方向。

11.根据权利要求7所述的hud显示装置，其特征在于：所述中继反射镜的法线方向与y1z1轴所在平面的夹角大于10°。

技术总结
本发明公开了基于光波导的HUD显示系统的图像调正方法及HUD显示装置，HUD显示装置包括图像生成单元、中继反射镜和光波导；方法包括：设定图像生成单元绕光波导主平面的法线的旋转角度及中继反射镜的倾斜装配角度；通过图像生成单元发射图像光线至中继反射镜；通过中继反射镜将图像光线向上以第一倾斜角射入光波导；通过光波导将图像光线扩展后向上以第二倾斜角入射到挡风玻璃。通过调整中继反射镜的装配角度，使图像中心光线经过挡风玻璃反射后位于车辆行驶方向与竖直方向所形成的平面内，通过调整图像生成单元绕光波导主平面的法线的旋转角度，使经过挡风玻璃反射后形成的图像上边缘两个角点处于同一水平高度。具有简单可行，减小装置体积的优点。

技术研发人员：朱良富,朱以胜
受保护的技术使用者：深圳市光途显示科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16